木材重回制造工程選材視野
還有人記得早期的木質(zhì)后車身的廂式旅行車“woodies”嗎？在經(jīng)歷過幾次與塑料材料在外觀上的失敗競(jìng)爭(zhēng)后，至1960年代它們差不多消失殆盡了。 不過，它們可能還會(huì)回來的！日益高漲的碳?xì)浠衔锍杀?，加上人們?duì)綠色設(shè)計(jì)越來越濃的興趣，正在重新燃起大家對(duì)木材與類似木材植物作為工程材料的興趣。幾家歐洲的OEM廠商在內(nèi)部裝飾配件上使用了模塑木質(zhì)復(fù)合材料。兩家北美的玩具制造商也正在使用木質(zhì)復(fù)合材料。
在裝飾材料和柵欄材料中使用木質(zhì)熱塑復(fù)合材料已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)了。據(jù)供應(yīng)商們說，新的技術(shù)進(jìn)展可以讓這些材料穩(wěn)妥地得到注塑。木材在聚乙烯、聚丙烯、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚）、聚苯乙烯和烯烴類熱塑彈性體（TPOs）等塑料中所占填料的比例可以高達(dá)60%以上。所謂的“木材”可以是木材廢料、稻谷殼、棕櫚纖維廢料或者亞麻。木材廢料可以是松木、楓木或橡木的。
豐田公司今年新推出的一款概念車1/X就包含了用一種來自洋麻和苧麻的生物塑料制造的配件單元?！八瞥傻氖且环N能夠提高隔熱性、釋放更少二氧化碳、增加車內(nèi)光線并降低噪音的車頂?！必S田公司聲明說。苧麻是生長(zhǎng)在東亞的一種纖維性植物。把洋麻用作塑料的增強(qiáng)材料已經(jīng)有十多年的時(shí)間了。
從工程的角度來看，木塑復(fù)合材料據(jù)說能夠制成一種具有結(jié)構(gòu)剛度、天然外表、怡人芳香和受市場(chǎng)歡迎特性的最終產(chǎn)品。特別適合用于具有厚壁的部件以及需要硬度和形穩(wěn)性的部件。但是，與很多其他注塑塑料相比，木塑復(fù)合材料的抗剝落性能較差，并且不能抵抗過度的沖擊。更高填料的塑料能夠提高抗沖擊性能。
節(jié)省成本
木塑復(fù)合材料通常要比沒有填料或用玻璃填料的塑料成本低并且重量更輕。它們與碳酸鈣填料或滑石填料的聚丙烯在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)激烈，其主要用途是用在裝飾方面。
大多數(shù)工程師不會(huì)把木材當(dāng)作一種有生命力的注塑材料。木材在392F度以上可能會(huì)降解。因此，它不能與更高溫度的聚合物一起使用。一般來說，模塑木材/PP（聚丙烯）復(fù)合材料的后段溫度是340到370F度，前段溫度為380到410F度。木材也會(huì)影響熔體流動(dòng)，但它是一種正面影響。實(shí)際上，木材/PP復(fù)合材料在相對(duì)較低的溫度和壓力下會(huì)流動(dòng)得很好。鑄模工在較低的溫度下澆鑄木塑復(fù)合材料，能夠節(jié)省能源并減少周期時(shí)間。
設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)
“對(duì)于任何材料，你都會(huì)有自己想遵循的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?！?JER Envirotech公司的首席執(zhí)行官Ed Trueman說。JER Envirotech公司是位于加拿大不列顛哥倫比亞?。˙C）溫哥華市的一家定制復(fù)合材料制造商，該公司開發(fā)出了一種適于模壓的木塑復(fù)合材料?！爱?dāng)然，你想要避免突變半徑；你想擁有緩和的轉(zhuǎn)角。你可能可以想象到，我們的產(chǎn)品對(duì)剪切多少有些敏感，因?yàn)槟举|(zhì)部件對(duì)剪切狀態(tài)和升高的處理溫度較為敏感。采用能夠減少剪切的澆鑄方式是一種好方法?！盓d說。
兩家美國的玩具公司正在利用JER Envirotech公司生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料取得重大商業(yè)進(jìn)展。
新型Sprig探險(xiǎn)系列產(chǎn)品，具有代表性的是一些帶著LED頭燈的可互換式小塑像人物玩具，它們是用一種由JER公司與Sprig玩具公司聯(lián)合開發(fā)的、叫作Sprigwood的產(chǎn)品材料模塑而成。Sprig玩具公司是一家位于美國科羅拉多州柯林斯堡（Collins, CO.）的玩具制造商。“除了其杰出性能和生態(tài)友好型特征以外，JER公司的熱塑生物復(fù)合材料能為我們的產(chǎn)品提供有機(jī)物的觸感、顏色和木材味道?！盨prig玩具公司的首席執(zhí)行官Craig Story說。這家公司計(jì)劃在2009年擴(kuò)大其使用這種新型材料的玩具生產(chǎn)線。
位于美國明尼蘇達(dá)州Kasota的Rolco Inc.公司最近上市了一系列由熱塑料生物復(fù)合材料制成的棋盤游戲用具，包括一種特為JER公司的材料而設(shè)計(jì)的國際象棋中的小卒。
Rolco公司的創(chuàng)始人兼研發(fā)總監(jiān)Vern Olson說：“棋盤游戲行業(yè)正在承受來自用戶和零售商要求綠色環(huán)保的壓力。我們過去對(duì)木塑復(fù)合材料測(cè)試了好幾年，但成果有限。而后，在2006年，我們開始研究使用JER公司特有的配方，并且收到了良好效果?！盧olco公司對(duì)此進(jìn)行了深度研發(fā)，尤其是在彩色注塑與多注嘴注塑領(lǐng)域。Rolco是一家專業(yè)注塑公司，經(jīng)營(yíng)著32條注塑生產(chǎn)線，其中包括九臺(tái)多注嘴機(jī)器。Rolco 是美國現(xiàn)存的生產(chǎn)棋盤游戲用具少有的幾家注塑公司之一，他們的產(chǎn)品包括小卒、小房子、小賓館、轉(zhuǎn)盤（Spinners）和撲克籌碼等。通過傳統(tǒng)渠道以及自己的網(wǎng)站，該公司把產(chǎn)品推銷到了全世界范圍內(nèi)的棋盤游戲設(shè)計(jì)師、制造商和批發(fā)商手里。
豪華裝飾
一些像通用公司一樣的汽車制造商為豪華車型提供了木質(zhì)內(nèi)部裝飾。在美國，汽車業(yè)引入木塑復(fù)合材料的努力還處于早期階段。“最早吸引我們進(jìn)入汽車市場(chǎng)的是一些變化較小、非安全方面的應(yīng)用?！盩rueman說。歐洲汽車的OEM廠商使用的木塑復(fù)合材料較多。一家叫做Beologic的比利時(shí)公司供應(yīng)在PVC、PP或PE基質(zhì)中填入25%到85%限定木質(zhì)纖維的合成材料。這些合成材料現(xiàn)在正由阿科瑪（Arkema）公司銷售，據(jù)阿科瑪公司估計(jì)，歐洲木塑復(fù)合材料的市場(chǎng)正在以每年20%的比例上升。BO-Systems GmbH公司于2003年成立于德國的Sontra，其目的是為汽車內(nèi)部裝飾生產(chǎn)零配件。
用于外部裝飾和柵欄應(yīng)用的木材復(fù)合材料表現(xiàn)得不是很好。在處理和增加添加劑的過程中可能會(huì)出現(xiàn)收縮和褪色等問題。另外，這種材料由于質(zhì)量不穩(wěn)定、供應(yīng)不穩(wěn)定以及工藝問題而遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于注塑生產(chǎn)廠商的前進(jìn)腳步。
JER Envirotech公司認(rèn)為，利用最早由加拿大國家資源委員會(huì)（the National Resources Council of Canada）開發(fā)并于2006年獲得專利的一種材料，他們已經(jīng)解決了這些問題。當(dāng)初研發(fā)的特定目標(biāo)就是要開發(fā)出一種具有更好機(jī)械性能和改善的工作溫度、防火性能以及防生物變化性能的材料。這種新材料含有一種聚烯烴、纖維質(zhì)填料，一種羧酸填料和一種基礎(chǔ)活性填料。這就是為什么這種材料能夠進(jìn)入注塑領(lǐng)域的部分原因。
JER公司利用專門設(shè)計(jì)的設(shè)備和工藝降低了木材中的含濕量?！疤幱诰G色狀態(tài)的木材具有25%以上的含濕量，”Trueman說，“聚合物中含有濕氣會(huì)大大影響其物理性能和機(jī)械性能。如果不能有效地把濕氣提取出來，你就不會(huì)擁平穩(wěn)的性能。這就牽涉到一項(xiàng)商業(yè)秘密：在內(nèi)部把含濕量降低到0.5%以下的能力?！?
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